CT灌注成像技術(shù)用于斷肢再植骨骼肌再灌注損傷實驗性研究

方武，張弦，王永華，丁波永

作者單位：深圳市寶安區(qū)松崗人民醫(yī)院放射科，廣東 深圳 518105

隨著我國輕重工業(yè)和交通系統(tǒng)的快速發(fā)展，各類工傷事故或交通意外導(dǎo)致斷肢、骨骼肌挫傷及血管斷裂的發(fā)生率明顯升高［1］。盡管近年來顯微外科儀器設(shè)備提高了斷肢再植、血管吻合及皮瓣移植等手術(shù)效果，但斷肢手術(shù)的成功率并未得到明顯提高（約在60%左右）［2］。骨骼肌的壞死是斷肢再植手術(shù)失敗的最終要原因之一［3］，而缺血-再灌注損傷（ischemia reperfusion injury）在其中發(fā)揮了重要的作用［4］。監(jiān)測骨骼肌的循環(huán)情況是預(yù)測和評估缺血再灌注損傷的主要手段［5］，肉眼觀察斷肢再植的皮膚色澤和彈性，應(yīng)用超聲評估再植體的大血管血供情況是目前主要的兩種檢查方式，但肉眼觀察方式的缺乏客觀性和時效性，而超聲檢查對動脈血流的敏感性較高但無法準(zhǔn)確反應(yīng)骨骼肌的微循環(huán)狀況。

CT灌注成像具有可重復(fù)性和實時性的優(yōu)點，能夠?qū)Σ煌M織的灌注參數(shù)進行定量/半定量測量，結(jié)合高分辨率CT設(shè)備，在反應(yīng)微循環(huán)狀態(tài)上具有其他檢查無可比擬的優(yōu)勢［6］。基于以上優(yōu)勢，我們將60只大鼠進行缺血再灌注模型隨機對照實驗，旨在探討CT

灌注成像在斷肢再植骨骼肌再灌注損傷的評估中應(yīng)用價值，探究不同灌注參數(shù)之間預(yù)測肢體壞死診斷效能的差異，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料2017年7—8月，本研究所使用的成年SD大鼠均采購自實驗動物中心（甘肅中醫(yī)學(xué)院實驗動物中心），將60只大鼠按隨機數(shù)字表法分為假手術(shù)組和夾閉1 h、2 h、4 h和8 h等4個再植組，每組大鼠12只，雌雄不限。其中，假手術(shù)組雄性7只，體質(zhì)量（311±26）g；夾閉1 h組雄性7只，體質(zhì)量（306±25）g；夾閉2 h組雄性6只，體質(zhì)量（301±27）g；夾閉4 h組雄性5只，體質(zhì)量（305±28）g；夾閉8 h組雄性6只，體質(zhì)量（307±25）g，各組大鼠的性別比例和體質(zhì)量均差異無統(tǒng)計學(xué)意義，具有可比性。本研究符合一般實驗動物倫理學(xué)原則。

1.2 研究方案在給予1%戊巴比妥注射液0.4～0.5 mL/100 g麻醉后將大鼠固定，于左側(cè)腹股溝處切開皮膚，鈍性分離股動脈和股靜脈。通過鉗夾大鼠左側(cè)股動、靜脈，建立大鼠左后肢的斷肢模型［7］。假手術(shù)組僅分離出血管，再植組的4個亞組分別在夾閉左側(cè)股動靜脈1 h、2 h、4 h、8 h后恢復(fù)血供?；謴?fù)血供后從大鼠的尾靜脈注入碘比醇注射液（美國加柏，批號20170106，30 g：100 mL）2～3 mL，速率0.2 mL/s，并行多排螺旋CT灌注掃描（GE 64排CT），獲取大鼠左右后肢骨骼肌的灌注指標(biāo)（血流量、相對血流量、血容量和相對血容量）。同時，抽取大鼠的血樣，測定血清LDH和CK水平。術(shù)后72 h觀察術(shù)側(cè)肢體情況，并統(tǒng)計肢體壞死的發(fā)生率（以肢體發(fā)黑、無血流信號為肢體壞死的參照指標(biāo)）。

1.3 掃描參數(shù)掃描電壓120 KV，電流125 mAs，層厚1 mm，層間距1 mm。增強掃描采用高壓注射器經(jīng)股靜脈注射非離子型碘造影劑60 mL，速率3.0 mL/s，在注射開始后25 s及70 s分別進行動脈期和靜脈期掃描。

1.4 評價指標(biāo)應(yīng)用多排螺旋CT灌注掃描比較各組的灌注指標(biāo)（血流量、相對血流量、血容量和相對血容量）、乳酸脫氫酶（LDH）和肌酸激酶（CK）水平，探究相對血流量（rBF）與LDH和CK水平的相關(guān)性，并用受試者工作特征曲線（ROC曲線）評價rBF、LDH和CK預(yù)測再灌注后肢體壞死的效能差異。LDH和CK水平采用相應(yīng)的酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）試劑盒（美國R&D公司，采購自上海潤裕生物公司，批號20160503）及其配套試劑，使用HBS-1096A全自動酶標(biāo)儀（南京德鐵實驗設(shè)備有限公司）進行定量檢測。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件進行分析。計量資料以±s表示，組間比較采用單因素方差分析+LSD法；計數(shù)資料以率和頻數(shù)表示，組間比較采χ2檢驗及Wilcoxon秩和檢驗；繪制自變量的ROC曲線，并計算ROC曲線下面積（AUC）。相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)分析，并進行t檢驗。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同時間的再植組與假手術(shù)組典型CT灌注圖像由圖1可見，與假手術(shù)組相比，再植組CT灌注圖像強化更為明顯，造影劑消退緩慢。

2.2 不同時間的再植組與假手術(shù)組相關(guān)灌注指標(biāo)間的對比與假手術(shù)組相比，再植組術(shù)側(cè)的血流量（BF）、rBF、血容量（BV）和相對血容量（rBV）明顯降低（P＜0.05），造影劑通過總時間（TT）和造影劑達(dá)峰時間（TTP）明顯延長（P＜0.05），詳見表1。

表1 斷肢模型大鼠相關(guān)灌注指標(biāo)間的對比/±s

表1 斷肢模型大鼠相關(guān)灌注指標(biāo)間的對比/±s

注：與假手術(shù)組相比，aP＜0.05；與夾閉1 h亞組相比，bP＜0.05；BF為血流量，rBF為相對血流量，BV為血容量，rBV為相對容量，TT、TTP分別為造影劑通過總時間、達(dá)峰時間

組別再植組夾閉1 h亞組夾閉2 h亞組夾閉4 h亞組夾閉8 h亞組假手術(shù)組F值P值鼠數(shù)12 12 12 12 12 BF/mL·（100 g）-1·min-1 3.55±1.06a 3.12±0.91ab 2.76±0.82ab 2.39±0.71ab 4.08±1.09 6.085 0.000 rBF 0.92±0.12a 0.86±0.10ab 0.81±0.11ab 0.75±0.12ab 1.03±0.07 12.401 0.000 BV/mL·（100 g）-1 4.31±1.11a 3.80±0.96ab 3.31±0.87ab 2.89±0.81ab 4.85±1.21 7.232 0.000 rBV 0.91±0.11a 0.85±0.11ab 0.80±0.10ab 0.75±0.09ab 1.03±0.07 14.911 0.000 TT/s 43.21±10.31a 49.03±11.26ab 55.23±12.13ab 59.41±12.35ab 38.06±10.11 7.116 0.000 TTP/s 31.21±7.31a 35.36±8.26ab 39.78±9.13ab 44.16±9.35ab 27.54±6.37 7.842 0.000

2.3 不同時間的再植組與假手術(shù)組LDH和CK水平的對比與假手術(shù)組相比，不同時間的再植組的LDH和CK水平明顯升高（P＜0.05）；其中，夾閉時間越長，LDH和CK的水平越高（P＜0.05），詳見圖2。

圖2 不同時間的斷肢模型大鼠再植組與假手術(shù)組LDH和CK水平的對比：A為乳酸脫氨酸（LDH），B為肌酸激酶（CK）

2.4 術(shù)側(cè)相對血流量與LDH和CK水平的相關(guān)性相關(guān)性分析顯示，術(shù)側(cè)rBF與LDH（r＝-0.710，P＜0.001）、CK（r＝-0.738，P＜0.001）水平呈明顯的負(fù)相關(guān)，詳見圖3。

2.5 應(yīng)用rBF、LDH和CK預(yù)測再植肢體壞死的ROC曲線再植組共發(fā)生肢體壞死10例，其中夾閉2 h組1例，夾閉4 h組3例，夾閉8 h組6例。ROC曲線顯示，應(yīng)用rBF預(yù)測肢體壞死的診斷效能（AUC＝0.974）明顯高于LDH（AUC＝0.724）和CK（AUC＝0.754），詳見圖4、表2。

3 討論

圖4 應(yīng)用相對血流量（rBF）、乳酸脫氨酸（LDH）和肌酸激酶（CK）、預(yù)測斷肢模型大鼠再植肢體壞死的ROC曲線

表2 應(yīng)用rBF、LDH和CK預(yù)測斷肢模型大鼠再植肢體壞死的曲線下面積

本研究通過觀察夾閉左側(cè)股動脈和股靜脈1 h、2 h、4 h和8 h后恢復(fù)血流的大鼠下肢斷肢再植模型以及假手術(shù)組大鼠CT灌注成像相關(guān)灌注指標(biāo)，結(jié)果顯示，與假手術(shù)組相比，再植組術(shù)側(cè)的BF、rBF、BV和rBV明顯降低（P＜0.05），TT和TTP明顯延長（P＜0.05）；其中，隨著夾閉時間的延長，術(shù)側(cè)血流量、血容量降低更為明顯，造影劑通過時間和達(dá)峰時間明顯延遲。血清LDH和CK水平是反應(yīng)骨骼肌缺血-再灌注損傷的重要標(biāo)志物，具有較高的特異性［8］；由圖2可見，各再植組亞組的LDH和CK水平均明顯高于假手術(shù)組（P＜0.05）；其中，隨著夾閉時間的延長，LDH和CK的水平越高（P＜0.05）。

相關(guān)性分析顯示，術(shù)側(cè)rBF與LDH（r＝-0.710，P＜0.001）和CK（r＝-0.738，P＜0.001）水平呈明顯的負(fù)相關(guān)；同時，在術(shù)后72h，共發(fā)生肢體壞死10例，ROC曲線顯示，應(yīng)用rBF預(yù)測肢體壞死的診斷效能（AUC＝0.974）明顯高于LDH（AUC＝0.724）和CK（AUC＝0.754）。這提示，采用CT灌注成像掃描所測得的灌注指標(biāo)與現(xiàn)有反應(yīng)骨骼肌損傷的指標(biāo)有著較好的相關(guān)性，且在預(yù)測肢體近期壞死的效能明顯優(yōu)于LDH和CK。

斷肢再植術(shù)后缺血再灌注損傷是造成肢體壞死的最重要機制［9-10］，而目前對骨骼肌微循環(huán)的監(jiān)測方法相對匱乏［11］。臨床上多采用觀察皮膚的色澤、溫度及皮膚的彈性等主觀指標(biāo)［12］，這些指標(biāo)多反應(yīng)遲鈍，易受光線、皮膚自身色澤、皮膚污染及經(jīng)驗等人為因素的影響，難免因人而異，難以定量測量［13］；且對于骨骼肌的缺血程度，微循環(huán)狀態(tài)無法明確，及時采取相應(yīng)治療造成了一定的影響［14］。CT灌注成像是通過在靜脈團注造影劑的基礎(chǔ)上，對感興趣區(qū)的組織進行連續(xù)、動態(tài)的掃描，并可以根據(jù)造影劑在組織中隨時間的濃度變化，獲得動脈及組織的時間-密度曲線，其特點和臨床意義在于：（1）CT灌注掃描根據(jù)時間-密度曲線，經(jīng)過數(shù)學(xué)公式計算，可以精確反映組織中灌注量的變化和器官的微循環(huán)狀況，為外科決策提供理論依據(jù)［15］；（2）相對于MRI和核素檢查，CT灌注掃描具有掃描時間短、簡單易行，時間及空間分辨率高的特點；（3）CT灌注已經(jīng)在腦部［16］、心肌缺血［17］及腫瘤［18］等領(lǐng)域的研究驗證了相關(guān)數(shù)學(xué)公式和模型的有效性，為準(zhǔn)確評估骨骼肌的微循環(huán)情況提供了良好的基礎(chǔ)；（4）CT灌注成像的灌注指標(biāo)變化早于LDH和CK等血清學(xué)指標(biāo)，能夠為臨床治療和判斷預(yù)后提供早期證據(jù)。

綜上所述，在斷肢再植骨骼肌再灌注損傷的評估中應(yīng)用CT灌注成像技術(shù)具有較高的應(yīng)用價值，可以較好地反應(yīng)骨骼肌的循環(huán)情況、有效預(yù)判肢體的壞死風(fēng)險。但本研究為小樣本動物實驗，實驗?zāi)Ｐ团c臨床病例可能存在一定差異，尚需大樣本臨床研究進一步證實。

（本文圖1見插圖5-2）

圖1 假手術(shù)組與不同時間的再植組典型CT灌注圖像：A為假手術(shù)組；B～E分別為夾閉1 h、2 h、4 h和8 h后CT灌注成像

經(jīng)口內(nèi)鏡下肌切開術(shù)對Ⅱ型賁門失弛癥食管動力學(xué)影響正文見867頁）

圖1 HRM提示LES不松弛，食管體部壓力升高，全食管增壓無正常蠕動波，食管壓力降低

圖2 HRM提示LES松弛良好，食管體部